MRI活体示踪超顺磁性氧化铁标记兔骨髓间充质干细胞的自体皮下移植

背景：高磁场MRI已被成功应用于示踪移植超顺磁性氧化铁标记骨髓基质干细胞的研究,但目前还有应用低磁场MRI示踪移植干细胞的报道。 目的：探讨用0.2 T MRI活体示踪自体皮下移植磁化标记骨髓基质干细胞的分布和迁移的可行性。 方法：从兔骨髓中分离培养骨髓基质干细胞,采用超顺磁性氧化铁和BrdU双重标记后,与壳聚糖复合植入兔自体大腿皮下。自体皮下移植未标记骨髓基质干细胞和皮下单纯注射超顺磁性氧化铁为对照。 结果与结论：超顺磁性氧化铁标记骨髓基质干细胞经普鲁士蓝染色和电镜检查证实细胞胞浆含致密铁颗粒。超顺磁性氧化铁标记后自体皮下移植的兔骨髓基质干细胞在GRET2*WI序列成像时产生特征性的低信号改变至少维持8周,且信号逐渐从移植部位进入组织深处。但普鲁士蓝染色和BrdU免疫组化显示大部分的移植细胞仍停留在原移植部位。提示体外超顺磁性氧化铁能有效地标记骨髓基质干细胞,利用0.2 T MRI活体示踪自体皮下移植的超顺磁性氧化铁标记兔骨髓基质干细胞分布和迁移是可行的。     

MRI活体示踪大鼠脑内超顺磁性氧化铁标记成人神经干细胞

背景:目前判断神经干细胞移植后向脑损伤部位的迁移需要处死受体动物行脑切片检查,且不能进行多点、动态的观察。目的:探讨用MRI活体示踪移植磁化标记成人神经干细胞在创伤性脑损伤模型大鼠脑内迁移和分布的可行性。方法:建立大鼠脑部左侧半球创伤性脑损伤模型,超顺磁性氧化铁体外标记成人神经干细胞。模型建立后2周将标记成人神经干细胞立体定向移植入大鼠脑部右侧半球。在移植后1d、3d、1周和2周分别行大鼠头部MRI。2周后处死大鼠取脑,用普鲁士蓝染色法进行染色,观察标记神经干细胞的迁移。结果与结论:超顺磁性氧化铁体外标记成人神经干细胞的成功率约为85%。移植后行头颅MRI可见位于右侧半球的移植部位FSET2WI和GRET2序列呈环形低信号。随时间推移,创伤性脑损伤后移植标记干细胞组大鼠头颅MRI可见脑内有一低信号线,指向对侧脑挫伤部位,而创伤性脑损伤后移植未标记干细胞组,正常大鼠移植标记干细胞组无信号线。MRI显像结果与脑切片普鲁士蓝染色观察到的结果是相符合的。结果提示用MRI活体示踪移植磁化标记成人神经干细胞在创伤性脑损伤模型大鼠脑内迁移和分布可行、有效。     

磁共振对超顺磁性氧化铁标记的大鼠间充质干细胞成像的研究

目的:探讨磁共振对超顺磁性氧化铁(SPIO)纳米颗粒体外标记大鼠间充质干细胞进行成像的可行性.方法:多聚赖氨酸修饰的Fe3O4纳米颗粒.分别培养大鼠间充质干细胞至对数生长期,更换为分散多聚赖氨酸修饰的Fe3O4纳米颗粒的培养液,取所培养的细胞进行电镜超微结构观察.磁共振T1WI、FSE T2WI、FIESTA T2*WI三个序列对培养6 h的细胞群成像.结果:同一条件下培养6 h.见有多聚赖氨酸修饰的Fe3O4纳米颗粒进入大鼠间充质干细胞的细胞质内.对培养6h的细胞群磁共振成像中.标记后的大鼠间充质干细胞在FSE T1WI、FSET2WI、FIESTA T2WT三个序列中均可显示SPIO信号.其中在FSE T2WI上各标记细胞的EP管信号均较T1WI信号改变明显.结论:超顺磁性氧化铁纳米颗粒可以标记大鼠间充质干细胞,应用磁共振可以对其进行监测.     

MRI活体示踪心肌梗死大鼠骨髓间充质干细胞的移植

背景：干细胞移植的疗效和安全性评估均需要对体内干细胞的存活、分布、迁徙、增殖及分化进行连续监测。 目的：观察MRI示踪超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞在缺血心肌组织的分布、迁徙情况。 方法：直接贴壁法分离和培养大鼠骨髓间充质干细胞,获得的细胞进行免疫鉴定。以新型超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞,体外MRI成像确定其体内示踪的可行性。标记后锥虫蓝拒染试验、MTT比色试验分别检测标记细胞的活力、增殖情况。60只SD大鼠随机分为3组,制备大鼠心肌梗死模型2周后再次开胸移植含标记骨髓间充质干细胞的PBS混合液、含未标记骨髓间充质干细胞的PBS混合液和等量PBS。于移植后第1天、第3周行MRI检查,动态观察移植细胞的分布、迁徙,并根据MRI图像定位选择性行CD90免疫组化检查。 结果与结论：骨髓间充质干细胞标记后,普鲁士蓝染色见胞浆内蓝色铁颗粒,标记效率为99%,标记细胞与未标记细胞间锥虫蓝拒染率、MTT吸光度差异无显著性意义。体外MRI可检测到标记细胞,并在T2WI及T2W/FFE序列上呈低信号。细胞移植1 d后,在T2WI及T2W/FFE序列上可见标记细胞在梗死心肌边缘呈类圆形低信号;移植3周后,移植区域信号边界模糊,范围扩大,对比度降低。CD90免疫组化检测证实移植细胞可由梗死边缘向梗死区域迁徙。结果可见新型超顺磁性氧化铁可成功对大鼠骨髓间充质干细胞进行标记,细胞标记后可被MRI检测。     

超顺磁性氧化铁标记脐带间充质干细胞后的活体MRI示踪

背景：核磁成像以其有效成像时间长,空间、时间分辨率高,对比度好的优点,在细胞活体示踪中显现出其独有的优势。 目的：观察超顺磁性氧化铁标记人脐带间充质干细胞的适宜浓度,及标记后干细胞移植入心肌梗死实验犬体内的MRI示踪成像。 方法：无菌条件下留取健康新生儿脐带,分离培养间充质干细胞并进行细胞表面标志检测。不同质量浓度的超顺磁性氧化铁标记第3代人脐带间充质干细胞,采用开胸冠状动脉结扎法建立犬心肌梗死模型并经心电图和病理对模型进行鉴定。56 mg/L超顺磁性氧化铁标记干细胞后移植实验组,相同质量浓度超顺磁性氧化铁注射对照组,分别于移植前、移植后第7,28天行核磁显像,第14,28天进行心肌病理检测。 结果与结论：分离得到的人脐带间充质干细胞表达间充质干细胞表面标记CD29,CD44及CD105均在90%以上,不表达造血细胞系的特征CD14,CD34与CD45。超顺磁性氧化铁质量浓度在14-84 mg/L时,对细胞增殖与活性无明显影响,标记率接近100%。心电图及组织病理检测均显示心肌梗死模型制作成功。56 mg/L的超顺磁性氧化铁标记细胞并移植后,核磁可对移植细胞清晰显像;病理检测可见普鲁士蓝染色阳性的细胞,生长方向同心肌细胞一致。提示14-84 mg/L范围的超顺磁性氧化铁可有效标记人脐带间充质干细胞,且核磁可以对超顺磁性氧化铁标记的人脐带间充质干细胞进行活体示踪。     

MRI示踪超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞移植治疗股骨头缺血性坏死

背景:骨髓间充质干细胞移植是治疗股骨头坏死的发展方向之一。近年来,利用超顺磁性氧化铁纳米颗粒标记靶细胞再经MRI显像的方法已成为研究的焦点。目的:观察超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞在MRI信号上的变化情况及对兔股骨头坏死的修复效果。方法:将超顺磁性氧化铁标记的兔骨髓间充质干细胞、未标记的骨髓间充质干细胞、生理盐水采用原位移植方式移植入兔股骨头坏死区,行MRI检测,观察移植入坏死区的超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞在SE T2WI、FSE T2WI、GRE T2WI三种扫描序列中信号变化情况;同时行组织学观察及高倍镜下缺损标本边缘新生骨小梁面积百分比行统计学分析。结果与结论:超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞原位移植侧,在SE T2WI、FSE T2WI、GRE T2*WI三种扫描序列中信号减低区即为实验中的靶点,MRI图像示靶点在3种扫描序列中信号强度均有不同程度的降低,而对照侧则无明显信号改变;移植后6周,超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞移植侧高倍镜下缺损标本边缘新生骨小梁面积百分比与未标记的骨髓间充质干细胞移植侧间差异无显著性意义(P0.05),均高于生理盐水移植侧,差异有显著性意义(P0.01)。结果可见超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞与未标记的骨髓间充质干细胞原位移植治疗兔股骨头坏死有着同样的效果,MRI可对超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞进行活体示踪检测。     

In vivo and in vitro tracking of bone marrow mesenchymal stem cells delivered to infarcted myocardium by superparamagnetic iron oxide nanoparticles

背景：活体示踪移植干细胞,影像学评估移植细胞动态变化的趋势是目前的热点研究方向。 目的：探讨MRI活体示踪超顺磁性氧化铁标记的骨髓间充质干细胞移植修复心肌的可行性及有效性。 方法：经导管应用球囊封堵前降支动脉建立家猪心肌梗死模型,造模成功的动物随机分为2组：实验组在造模2周后于梗死区中央及梗死边缘区共5个点注射超顺磁性氧化铁-多聚赖氨酸混合物标记的骨髓间充质干细胞悬液1 mL,对照组以同样方法注入等量的生理盐水。 结果与结论：细胞移植后1 h,2周,实验组中4只动物(100%)移植区在磁共振上呈明显的低信号改变,移植后4周示3只动物(75%)细胞移植区有低信号改变。移植后4周,心肌组织荧光免疫组化检测心脏结蛋白、心脏连接蛋白和心肌早期转录蛋白均有表达。结果可见应用MRI技术活体示踪动态观察移植的骨髓间充质干细胞是可行有效的。     

超顺磁性氧化铁纳米颗粒体外标记兔骨髓间充质干细胞的安全性以及MRI成像特征*☆

背景：传统的干细胞标记方法常需要病理组织学等侵袭性手段检测,无法动态观察整个实验过程,也不适合临床研究。 目的：观察超顺磁性氧化铁纳米颗粒体外标记对兔骨髓间充质干细胞生物学特性的影响以及标记兔骨髓间充质干细胞的体外MRI成像特征。 方法：采用红细胞裂解贴壁法培养扩增兔骨髓间充质干细胞。采用不同浓度超顺磁性氧化铁纳米颗粒(100,50,25,12.5 mg/L)联合多聚赖氨酸(0.75 mg/L)标记兔骨髓间充质干细胞。对标记兔骨髓间充质干细胞进行MRI检测,观察其成像特征。 结果与结论：25 mg/L的超顺磁性氧化铁纳米颗粒联合0.75 mg/L多聚赖氨酸标记兔骨髓间充质干细胞具有较好的安全性和有效性。此浓度对细胞的生长活性没有影响,不影响骨髓间充质干细胞的成骨成脂分化能力。MRI扫描在T2*WI序列上能明显有效地显像超顺磁性氧化铁纳米颗粒标记的兔骨髓间充质干细胞。 关键词：超顺磁性氧化铁纳米颗粒;骨髓间充质干细胞;标记;磁共振;安全性 doi:10.3969/j.issn.1673-8225.2012.06.001     

SPIO标记猪脂肪干细胞的生物学特性与多向分化潜能及体外3.0T MR成像

背景：不同种类细胞的最佳化标记方案需要大量实验证明,而每种细胞对应标记策略的安全性检测至关重要。 目的：应用超顺磁性氧化铁联合多聚左旋赖氨酸标记猪脂肪干细胞,探讨磁标记对细胞生物学特性和多向分化潜能的影响以及标记细胞体外3.0T MR成像特性。 方法：五指山小型猪皮下脂肪分离培养脂肪干细胞;超顺磁性氧化铁-多聚左旋赖氨酸复合物标记液标记脂肪干细胞;应用3.0T MR对不同浓度标记细胞进行T1WI、T2WI及T2*WI序列体外成像。 结果与结论：普鲁士蓝染色显示标记细胞胞质内含有多少不等的蓝染铁颗粒,细胞标记率近100%;标记细胞向心肌、骨、脂肪方向诱导分化成功;不同浓度标记细胞MR扫描显示,随细胞浓度升高,3种序列信号变化率均增加;相同浓度细胞T2*WI信号变化率最大,T1WI最小,同一浓度3种MR序列间信号变化率差异均有显著性意义(P < 0.01);3.0T MR成像能检测到至少1×10⁶ L^-1标记细胞。结果显示应用超顺磁性氧化铁联合多聚左旋赖氨酸标记方案可有效标记脂肪干细胞,不影响细胞活力、增殖及多向分化能力;T2*WI序列检测标记细胞最敏感。     

胰岛细胞移植磁共振扫描活体示踪的序列优化

背景：细胞移植领域仍缺乏有效的方法活体示踪观察细胞移植后体内的转归,随着分子影像学的发展使磁共振移植细胞活体示踪技术成为可能。 目的：对胰岛细胞移植磁共振成像活体示踪的扫描序列和参数进行优化,提高胰岛细胞移植磁共振扫描活体示踪结果的可靠性。 方法：通过SD大鼠门静脉输注超顺磁氧化铁纳米颗粒菲立磁标记的胰岛细胞,固定于7 cm小动物专用线圈,在临床1.5T MR上分别采用SE T1W、FSE T2W、FGRE、SPGR对移植前后大鼠肝脏进行扫描,观察输注胰岛细胞前后研究部位的信号变化,并比较不同序列SPIO标记胰岛细胞与周围肝脏组织的对比度噪声比。 结果与结论：FGRE和SPGR都可以较好地克服腹部呼吸运动伪影,敏感地显示超顺磁氧化铁纳米颗粒菲立磁标记的胰岛细胞。标记胰岛细胞在SD大鼠肝脏MRI图像上表现为斑点状的信号减低区,广泛分布于肝脏各部位。结果显示磁共振扫描可以对肝内胰岛移植物进行有效示踪,序列的选择至关重要。     

磁共振成像及氧化铁粒子标记在干细胞治疗脑缺血大鼠中的应用

目的 探讨磁共振成像及氧化铁粒子标记在干细胞治疗脑卒中模型中的应用价值.方法 线栓法建立9只大鼠大脑中动脉缺血模型,进行神经行为学评分、磁共振影像学和病理学评价,并对上述3项指标进行相关性分析.用超顺磁性氧化铁体外标记骨髓间充质干细胞,并另筛选18只脑缺血大鼠,分别接受缺血对侧皮层(n.6)、缺血同侧纹状体(n=6)的标记干细胞移植,并设对照组(n=6).分别在脑缺血后1 d、细胞移植后第1天、第7天及第14天进行磁共振扫描,观察各时间点的标记干细胞显示情况,并对各组之间梗死体积的变化进行统计学分析.结果 神经行为学评分、磁共振影像学和病理学评价对大鼠脑缺血模型评价的相关性好.磁共振各序列均可显示局部移植的标记干细胞,梯度回波序列最敏感,T2像空间分辨力高.磁共振成像可显示局部移植标记干细胞随时间推移而产生的分布变化.干细胞治疗各组之间脑梗死体积变化无明显差异.结论 磁共振成像是大鼠脑缺血模型评价的理想工具,配合氧化铁粒子标记干细胞可活体状态下了解干细胞移植后的分布变化.     

SPIO标记骨髓间充质干细胞移植入心肌梗死大鼠的示踪研究

目的探讨超顺磁性氧化铁微粒（SPIO）体外标记骨髓间充质干细胞（BMSCs）及体内示踪移植入大鼠心肌梗死心脏的BMSCs的能力。方法使用左旋多聚赖氨酸-SPIO共培养方式标记BMSCs。采用普鲁士蓝染色观察细胞内铁颗粒,流式细胞术检测细胞活力,将经过SPIO标记的干细胞移植入心肌梗死大鼠心脏,应用1.5TMRI系统行磁标记干细胞成像。超声心动图检测各组心脏的左室射血分数（EF）,左室舒张末期内径（LVIDd）,左室收缩末期内径（LVIDs）及短轴缩短率（FS）。结果普鲁士蓝染色显示,SPIO标记的BMSCs细胞胞质内出现细小的蓝色铁颗粒,标记效率为（99.81±1.57）%;与正常未标记细胞相比较,细胞的活力差异无统计学意义（P〉0.05）。标记了SPIO的BMSCs体内MRI成像时显示,细胞移植区域信号缺失,对应区域病理切片普鲁士蓝染色可见胞浆内染色阳性的细胞。超声心动图显示,PBS组FS移植前后没有明显变化,BMSC组FS从移植前的（23.1±1.88）%上升到第1周的（31.28±4.15）%。BMSC组EF在移植前是（51.13±5.07）%,第1周时上升到（60.12±8.40）%。结论 SPIO能成功地标记BMSCs,且对BMSCs的活力无明显影响。BMSCs移植后能改善心梗大鼠的心功能。SPIO标记的BMSCs移植后在大鼠体内的分布、迁移过程可用MRI进行检测评价。     

SPIO标记脂肪干细胞移植退变椎间盘内的MRI活体示踪

背景：国内外动物实验多是荧光标记骨髓间充质干细胞的移植,以SPIO标记脂肪干细胞移植后活体示踪对退变椎间盘修复作用的研究较少。 目的：活体监测SPIO标记的脂肪干细胞在退变椎间盘内的存活、迁移和转归,以及脂肪干细胞对退变椎间盘的修复及延缓退变作用。 方法：新西兰大白兔20只,兔椎间盘被分为4组,即正常对照组(L1/2),脂肪干细胞组(L2/3),PBS组(L3/4),SPIO-脂肪干细胞组(L4/5)。透视引导下用18G穿刺制作退变模型后2周行SPIO标记的脂肪干细胞移植。 结果与结论：SPIO-脂肪干细胞移植后即刻T2WI/FFE序列上可见椎间盘内明显低信号,8周后仍可检测到低信号。脂肪干细胞移植组与同时间点PBS组比较,椎间盘退变程度轻。提示SPIO-脂肪干细胞移植至椎间盘后,可通过MRI进行监测;脂肪干细胞椎间盘内移植有助于修复退变椎间盘和延缓椎间盘退变。     

蛛网膜下腔移植磁标骨髓间充质干细胞治疗脊髓损伤

背景：干细胞移植可以重建中枢神经系统的结构和功能,近年来引起了广泛的关注。 目的：探讨超顺磁性氧化铁标记骨髓间充质干细胞对兔脊髓损伤神经功能恢复的作用。 方法：采用密度梯度离心法和贴壁法体外分离培养兔骨髓间充质干细胞。制作兔脊髓损伤模型,并在蛛 网膜下腔置管以备移植。将实验白兔随机分为3组：标记组移植超顺磁性氧化铁标记细胞;未标记组移植未标记细胞;对照组不移植细胞只注射PBS液。 结果与结论：两移植组在细胞移植14 d后运动功能BBB评分高于对照组,差异有显著性意义(P < 0.05);但两组间差异无显著性意义(P > 0.05)。细胞移植后1,7,14,21,28,35 d,脊髓损伤区域局部组织上出现大量含蓝色铁颗粒的细胞。经蛛网膜下腔移植标记骨髓间充质干细胞可定向迁移到脊髓损伤区域,并能促进脊髓损伤神经功能恢复。     

In vivo Tracking of Mesenchymal Stem Cells Labeled with a Novel Chitosan-coated Superparamagnetic Iron Oxide Nanoparticles using 3.0T MRI

This study aimed to characterize and MRI track the mesenchymal stem cells labeled with chitosan-coated superparamagnetic iron oxide (Chitosan-SPIO). Chitosan-SPIO was synthesized from a mixture of FeCl₂ and FeCl₃. The human bone marrow derived mesenchymal stem cells (hBM-MSC) were labeled with 50 µg Fe/mL chitosan-SPIO and Resovist. The labeling efficiency was assessed by iron content, Prussian blue staining, electron microscopy and in vitro MR imaging. The labeled cells were also analyzed for cytotoxicity, phenotype and differentiation potential. Electron microscopic observations and Prussian blue staining revealed 100% of cells were labeled with iron particles. MR imaging was able to detect the labeled MSC successfully. Chitosan-SPIO did not show any cytotoxicity up to 200 µg Fe/mL concentration. The labeled stem cells did not exhibit any significant alterations in the surface markers expression or adipo/osteo/chondrogenic differentiation potential when compared to unlabeled control cells. After contralateral injection into rabbit ischemic brain, the iron labeled stem cells were tracked by periodical in vivo MR images. The migration of cells was also confirmed by histological studies. The novel chitosan-SPIO enables to label and track MSC for in vivo MRI without cellular alteration.     

超顺磁氧化铁和EGFP双标NGF基因修饰中脑神经干细胞的建立

目的:建立超顺磁氧化铁(SPIO)、增强型绿色荧光蛋白(EGFP)双标神经生长因子(NGF)基因修饰中脑神经干细胞。方法:以质粒pcDNA3-hNGF、pEGFPN1共转染第三代大鼠胚胎中脑神经干细胞并用SPIO标记。荧光显微镜检测EGFP的表达;免疫细胞化学、Western Blot鉴定NGF的表达;普鲁士蓝染色、透射电镜鉴定SPIO标记。结果:EGFP在基因转染12h后开始表达;免疫细胞化学、Western Blot表明细胞能正确表达NGF;普鲁士蓝染色显示细胞标记率达100%,透射电镜显示SPIO颗粒位于吞饮小泡和胞浆内。结论:建立了SPIO、EG-FP双标记NGF基因修饰中脑神经干细胞,为进一步开展细胞移植治疗帕金森病的研究奠定基础。